P20 vs H13 vs S7 vs D2: Qual aço-ferramenta para cada peça de molde
Escolha o aço-ferramenta errado e o molde trinca a 30,000 shots em vez de 300,000 — depois o molde substituto, a produção perdida e a parada de duas semanas custam muito mais do que o aço jamais custou. Este guia é a árvore de decisão de 30 segundos: P20 para injeção de plástico, H13 para fundição sob pressão e trabalho a quente, D2 para trabalho a frio e desgaste, S7 para choque e impacto.
A Resposta Rápida — Quatro Aços, Quatro Funções
A seleção de aço-ferramenta é uma decisão em que a aplicação vem primeiro, não a resistência. Os quatro graus que cobrem a maior parte do trabalho de moldes e matrizes:
| Grau | Família | Dureza típica (HRC) | Escolha para |
|---|
| P20 (1.2311) | Aço para molde de plástico, pré-endurecido | 28–34 | Núcleos e cavidades de moldes de injeção, ferramental plástico |
| H13 (1.2344) | Aço de trabalho a quente ao cromo | 48–52 | Fundição sob pressão, forja a quente, matrizes de extrusão |
| D2 (1.2379) | Trabalho a frio, alto carbono alto cromo | 58–62 | Matrizes de corte/estamparia, lâminas de tesoura, peças de desgaste |
| S7 (1.2355) | Resistente a choque | 52–58 | Punções com carga de impacto, cinzéis, matrizes pesadas |
Regra práticaPlástico à temperatura ambiente → P20. Metal fundido e calor → H13. Corte a frio e desgaste → D2. Impacto e choque → S7. Quando dois podem funcionar, deixe o custo e o tamanho da seção decidir.
P20 — O Cavalo de Batalha da Injeção de Plástico (28–34 HRC)
P20 (DIN 1.2311, ~0.28–0.40 C, 1.4–2.0 Cr, 0.6–1.5 Mn, 0.2–0.55 Mo) é entreguepré-endurecidoa aproximadamente 28–34 HRC, o que significa nenhum tratamento térmico após a usinagem — sem distorção, sem risco de trinca, entrega imediata de uma cavidade acabada.
- Pontos fortes:excelente usinabilidade, boa polibilidade, custo moderado, nitretável para maior dureza superficial.
- Limites:acima de ~400 mm de seção, a dureza através da peça fica inconsistente; não é para serviço de alta temperatura ou alto desgaste.
- Usos típicos:núcleos e cavidades de moldes de injeção, bases de molde, ferramental de compressão e RIM, fundição sob pressão de zinco em baixo volume.
Vantagem do pré-endurecidoComo o P20 não precisa de tratamento térmico pós-usinagem, não há distorção a corrigir nem risco de trincar uma cavidade acabada na têmpera — a maior razão pela qual ele domina o trabalho de moldes para plástico.
H13 — O Campeão do Trabalho a Quente (48–52 HRC)
H13 (DIN 1.2344, ~0.32–0.45 C, 4.75–5.5 Cr, 1.1–1.75 Mo, 0.8–1.2 V, 0.8–1.2 Si) é o aço-ferramenta de trabalho a quente mais usado: mantém dureza e tenacidade em temperaturas de serviço de até ~500°C e resiste a choque térmico e fissuração por calor.
- Pontos fortes:excelente tenacidade e resistência à fadiga em temperatura, boa resistência a choque térmico, tolerante a resfriamento com água em serviço, nitretável.
- Tratamento térmico:austenitizar ~1038–1121°C, têmpera ao ar ou em óleo, duplo revenido a 482–593°C para 48–52 HRC.
- Usos típicos:moldes de fundição sob pressão de alumínio, matrizes de forja a quente, matrizes e hastes de extrusão, lâminas de tesoura a quente.
Não use H13 a frioEm temperatura ambiente os 48–52 HRC do H13 são exageradamente macios para desgaste e custam mais que o D2; ele só ganha o prêmio quando a matriz trabalha quente.
D2 — O Monstro do Desgaste a Frio (58–62 HRC)
D2 (DIN 1.2379, ~1.40–1.60 C, 11–13 Cr, 0.7–1.2 Mo, 0.9–1.1 V) é um aço de trabalho a frio de alto carbono e alto cromo que endurece ao ar para58–62 HRCcom mínima distorção, oferecendo resistência excepcional ao desgaste e à abrasão além de leve resistência à corrosão pelo seu teor de cromo.
- Pontos fortes:maior resistência ao desgaste dos quatro, estável no endurecimento (baixa distorção), pode ser nitretado, usinável no estado recozido.
- Contrapartida:menor tenacidade — D2 pode lascar ou trincar sob impacto forte; não é para bordas com carga de choque.
- Usos típicos:matrizes de blanking e fine-blanking, matrizes de conformação e estampagem profunda, lâminas de tesoura, punções, fresas de corte, matrizes de roscar, ferramental de molde abrasivo.
S7 — O Absorvedor de Choque (52–58 HRC)
S7 (DIN 1.2355, ~0.45–0.55 C, 3.0–3.5 Cr, 1.3–1.8 Mo) é o grauresistente a choque: projetado para absorver energia de impacto sem fraturar, a uma dureza de cerca de 52–58 HRC.
- Pontos fortes:maior tenacidade ao impacto dos quatro; resiste a lascamento sob carga súbita; boa combinação de dureza e ductilidade.
- Contrapartida:menor resistência ao desgaste que o D2 — em trabalho abrasivo ele se desgasta mais rápido.
- Usos típicos:punções de impacto, cinzéis, lâminas de tesoura sujeitas a cargas de choque, matrizes pesadas e de cunhagem, cinzéis a frio, ferramentas sujeitas a martelamento.
S7 vs D2 em uma linhaSe a borda da matriz sofre impacto, S7; se sofre abrasão, D2. Impacto tritura bordas de D2, abrasão consome S7.
O Custo de Errar — Uma Substituição de US$ 50 Mil
O modo de falha que torna a seleção de aço-ferramenta uma decisão financeira: um molde especificado para o aço errado trinca ou desgasta após~30,000 shots em vez dos esperados várias centenas de milhares. O custo da substituição não é o aço — é o novo blank do molde, o tempo de usinagem, as iterações de teste e a linha de produção parada, rotineiramente nafaixa de US$ 30,000–US$ 50,000+ mais 1–2 semanas de inatividadepara uma matriz de tamanho médio.
Nota de rascunho (aguardando revisão Sinbo)Os números de falha a 30K shots e substituição de US$ 50K são sintetizados a partir de experiência padrão da indústria (prática de fabricação de moldes) e páginas de material de fornecedores, não do log interno de ferramental da Sinbo. Os engenheiros da Sinbo devem substituir os números ilustrativos por dados reais de oficina antes da tradução.
A regra prática: se a aplicação é borderline, faça o upgrade do aço antes do molde ser cortado — o custo incremental do aço é um erro de arredondamento diante de uma falha em meio de vida do molde.
A Árvore de Decisão — Aplicação → Aço → Notas de Usinagem
| Se a peça é… | Escolha | Nota de usinagem |
|---|
| Núcleo/cavidade de molde de injeção, plástico padrão | P20(28–34 HRC pré-endurecido) | Usinar na condição de entrega; sem TT pós; polir então nitretar opcional |
| Molde de injeção, alto desgaste ou seção 400+ mm | P20 + nitretaçãoou fazer upgrade para H13 | Nitretar após usinagem de acabamento |
| Fundição sob pressão / forja a quente / matriz de extrusão | H13(48–52 HRC) | Desbastar, tratar termicamente, acabar; duplo revenido; alívio de tensão em reparos de solda |
| Matriz de blanking/estamparia, lâmina de tesoura, peça de desgaste | D2(58–62 HRC) | Usinar recozido, tratar termicamente, retificar ou wire EDM |
| Punção de impacto, cinzel, matriz com carga de choque | S7(52–58 HRC) | Usinar recozido, tratar termicamente, revenir para alvo de tenacidade |
| Cursores de molde / insertos pequenos sob impacto | S7 ou D2por tipo de carga | Impacto → S7; abrasão → D2 |
Equivalências de grauP20 = DIN 1.2311 = JIS (aprox. família SKT3/SKD61 difere — verificar)P20 é 1.2311 (40CrMnMo7) conforme DIN.
H13 = DIN 1.2344 = JIS SKD61 = GB Cr5Mo1VH13 é X40CrMoV5-1 conforme DIN.
D2 = DIN 1.2379 = JIS SKD11 = GB Cr12MoVD2 é X153CrMoV12 conforme DIN.
S7 = DIN 1.2355(55CrMoV7-8-14 conforme DIN; sem equivalente JIS universal — confirme com a norma local).
Como Especificar o Aço no Seu RFQ
- Nomeie o grau e a norma:p.ex. “H13 conforme ASTM A681, DIN 1.2344” — nunca apenas “aço-ferramenta”.
- Declare o alvo de dureza e a escala:p.ex. “48–52 HRC, testado conforme ASTM E18”.
- Declare a condição de entrega:pré-endurecido (P20), recozido (D2/S7/H13 para usinagem), ou endurecido acabado.
- Para aços de trabalho a quente e a frio, exija o certificado de tratamento térmico(ciclo de têmpera/revenido, dureza real) — o grau no papel é inútil sem o tratamento térmico que o realiza.
- Para cavidades fundidas/usinadas, adicione verificação de material(PMI ou certificado de usina) quando a matriz for crítica para segurança ou produção.
Normas & Fontes
Normas primáriasASTM A681Especificação padrão para aços-ferramenta de liga (cobre química de P20, H13, D2, S7).
ISO 4957Aços-ferramenta — designação e condições de entrega (equivalentes DIN/EN 1.2311, 1.2344, 1.2379, 1.2355).
ASTM E18Ensaio de dureza Rockwell (verificação HRC).
ASTM E415 / E1251Análise composicional espectrométrica (verificação de material).
Referências de aplicaçãoSanyao ForgingTop 10 Tipos de Aços de Molde — composição e dureza por grau (P20 28–32, H13 48–52, D2 60–62, S7 54–58).
CreateelTabela de graus de Aço para Ferramenta e Matriz — P20 30–36, H13 44–52, D2 58–62, S7 54–56; equivalentes DIN e ciclos de tratamento térmico.
Panjin InternationalO que é Aço de Matriz — comparação de graus (P20 28–34, H13 48–52, D2 58–62, S7 52–58) e fatores de seleção.
Kens MetalGraus de Aço-Ferramenta — composição do P20 e limite de 400 mm de seção; aplicações a quente do H13; aplicações do D2.
Vast-CastComparação de Aço-Ferramenta — etapas de tratamento térmico e dureza alcançável (P20 30–36, H13 48–52, D2 58–62, S7 50–56).
Perguntas Frequentes
Qual aço-ferramenta devo usar para um molde de injeção?
P20, pré-endurecido a 28–34 HRC, para moldes de injeção de plástico padrão.Usina bem na condição de entrega, não precisa de tratamento térmico pós-usinagem (sem distorção), pole bem e pode ser nitretado para mais dureza superficial. Para resinas de altíssimo desgaste, seções acima de ~400 mm, ou moldes com muitos canais quentes, considere P20 + nitretação ou upgrade para H13.
H13 serve só para fundição sob pressão ou pode fazer outros trabalhos?
H13 é o grau de trabalho a quente — fundição sob pressão, forja a quente e extrusão — e também pode servir em moldes de plástico que operam quentes.Sua força é manter dureza e tenacidade em temperaturas de serviço de até ~500°C com boa resistência a choque térmico. Em temperatura ambiente é macio demais para desgaste e custa mais que os graus de trabalho a frio, então não use para estamparia ou blanking.
Qual a diferença entre D2 e S7?
D2 é para desgaste, S7 é para impacto.D2 (58–62 HRC) é um aço de trabalho a frio de alto carbono e alto cromo com a melhor resistência à abrasão dos quatro, mas menor tenacidade — lasca sob choque forte. S7 (52–58 HRC) é o grau resistente a choque: menor resistência ao desgaste, mas absorve impacto sem fraturar. Cargas de impacto → S7; desgaste abrasivo → D2.
P20 precisa de tratamento térmico após a usinagem?
Não — esse é o ponto do P20 pré-endurecido.Ele é fornecido a 28–34 HRC, então você usina a cavidade acabada diretamente e pula têmpera e revenido por completo, eliminando distorção e risco de trinca na têmpera. Se precisar de mais dureza superficial, nitrete após a usinagem de acabamento.
Quanto custa escolher o aço de molde errado?
Tipicamente uma substituição de US$ 30,000–US$ 50,000+ mais 1–2 semanas de inatividade para uma matriz de tamanho médio.Um molde que trinca a ~30,000 shots em vez de várias centenas de milhares falha porque o aço não aguentou a temperatura, o desgaste ou o impacto. O custo incremental do aço certo é um erro de arredondamento diante dessa falha — faça o upgrade antes de cortar o molde.
Como especificar aço-ferramenta para que meu fornecedor não tenha que adivinhar?
Nomeie o grau e a norma, o alvo de dureza e a condição de entrega.Por exemplo: “H13 conforme ASTM A681 / DIN 1.2344, 48–52 HRC, usinado em condição recozida e então endurecido e duplo-revenido.” Adicione o requisito de certificado de tratamento térmico e verificação de material (certificado de usina ou PMI) para matrizes críticas de produção.
Fontes & Normas Consultadas
- ASTM A681: Especificação padrão para aços-ferramenta de liga (requisitos químicos de P20, H13, D2, S7)
- ISO 4957: Aços-ferramenta — designação e condições de entrega (equivalentes DIN/EN 1.2311, 1.2344, 1.2379, 1.2355)
- ASTM E18: Métodos padrão de ensaio de dureza Rockwell de materiais metálicos (verificação HRC)
- ASTM E415 / E1251: Análise espectrométrica de aço carbono e baixa liga (verificação de composição)
- Sanyao Forging: Top 10 Tipos de Aços de Molde — composição e dureza por grau (P20 28–32, H13 48–52, D2 60–62, S7 54–58 HRC)
- Createel: Aço para Ferramenta e Matriz — tabela de graus com equivalentes DIN e ciclos de tratamento térmico (P20 30–36, H13 44–52, D2 58–62, S7 54–56 HRC)
- Panjin International: O que é Aço de Matriz? — comparação de graus e fatores de seleção (P20 28–34, H13 48–52, D2 58–62, S7 52–58 HRC)
- Kens Metal: Graus de Aço-Ferramenta — composição do P20 e limite de 400 mm de seção; aplicações a quente do H13; aplicações a frio do D2
- Vast-Cast: Propriedades, graus e comparação de Aço-Ferramenta — etapas de tratamento térmico e dureza alcançável (P20 30–36, H13 48–52, D2 58–62, S7 50–56 HRC)
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